【目的】库区岸坡在蓄水过程中易因水力作用发生变形失稳，进而产生涌浪灾害，对库区基础设施和居民生命安全构成严重威胁。为揭示水位变动条件下堆积体岸坡失稳变形演化过程及诱发涌浪特征，【方法】以雅砻江某水电站库区巨型堆积体为研究对象，通过现场地质调查获取裂缝产状与变形特征，基于离散元数值模拟岸坡变形演化全过程，利用水科院法和潘家铮法计算涌浪高度，分析滑速、体积与地形条件的协同效应。【结果】研究结果显示，堆积体变形呈现出“蠕动-等速-加速”三阶段演化特征，坡脚岩体强度劣化(黏聚力下降35%～65%,内摩擦角降低18%～22%)是变形启动主因；锁固段高程(2 905.65 m和2 978.08 m)的稳定性是控制变形阶段转化的关键阈值，其失效后滑体加速度从0.06 m/s2跃升至0.418 m/s2;涌浪传播呈现显著非线性衰减特征，水科院法与潘家铮法计算的对岸最大浪高分别为80.68 m和53.53 m、隧道口分别为15.1 m和15.09 m以及坝址处分别为3.63 m和1.13 m,差异揭示了地形放大效应。【结论】研究结果表明变形-涌浪耦合机制表现为“水力劣化-锁固段失效-滑速突变-涌浪传播”的链式响应，锁固段稳定性是防控涌浪灾害的核心。研究成果可为类似库区滑坡涌浪预警提供理论依据。
【目的】研究土工格室加固风积沙的新型沙漠公路路基结构的空间动力响应。【方法】基于动三轴试验，通过监测响应加速度变化开展现场试验，获取土工格室加固路基结构沿深度方向和水平方向的响应加速度衰减规律及动力响应范围，并进一步探讨土工格室加固材料对风积沙路基的动力响应机制。【结果】结果表明，车辆荷载和车速对新型风积沙路基的响应加速度有较大影响。响应加速度在深度方向呈现非线性衰减，且随着深度的增加，衰减速率逐渐减缓。同时，水平方向的响应加速度呈指数衰减变化规律。因此，建立了风积沙路基沿水平方向的响应加速度衰减预测模型。【结论】结果表明：在现场试验条件下，路基最主要的动力响应区域为深度1.2 m和水平2.5 m范围内。土工格室对风积沙的加固作用提高了约束压力水平，限制了土体的侧向位移。此外，加固效应抑制了土体中剪切带的形成，从而使路基土体的能量耗散更加显著。
【目的】针对混凝土拌合物在防渗墙等水工结构施工中流动性衰减与界面黏结演化难以定量表征的问题，提出基于坍落度演化的混凝土界面表面能时变建模方法。【方法】通过多龄期坍落度与扩展度试验获取混凝土拌合物的流动性衰减序列，构建与实体试验尺寸一致的三维颗粒流模型，在PFC中采用Johnson-Kendall-Roberts(JKR)接触模型刻画颗粒间黏附行为，并针对砂浆-砂浆、砂浆-骨料、骨料-骨料等不同接触界面设定分级表面能参数以体现黏结力差异。在宏观坍落度结果约束下，以三参数Logistic函数描述砂浆-砂浆界面表面能随龄期的时变规律，通过Sliced/Nested Orthogonal Array(SOA-AR)嵌套正交设计反演函数参数，并将所得γmm(t)函数嵌入PFC模型实现界面黏结参数的时变表达。【结果】数值模拟结果表明，引入时变表面能函数能够再现试验中坍落度随龄期下降的规律，拟合曲线拐点与混凝土初凝时间一致。在浇筑模拟中应用γmm(t)函数后，混凝土堆积顶面高度差约0.26 m,低于规范限值0.30 m;砂浆-槽壁界面法向反压力约0.02～0.05 kPa,与规范中泥浆静压力量级一致，表明模型能够较真实地反映拌合物的流动与堆积过程及界面受力特征。【结论】所提出的界面表面能时变函数有效刻画了混凝土由流态向凝结态的演化过程，建立了宏观流动性与细观黏结性能的映射关系。研究成果为包含复杂界面行为的水下浇筑与防渗墙施工过程的数值模拟提供了可行思路，为相关工程实践与后续数值分析提供了参考依据。
【目的】为攻克污染土壤生物堆修复中通风系统精准设计的瓶颈问题，【方法】开发了一种基于微生物呼吸动力学的创新设计体系。该体系通过中试数据对比，证实了以CO2生成速率为指标的理论模型(偏差10.7倍)远优于传统O2消耗模型(偏差1450倍),确立了CO2作为高灵敏度动态监测指标的科学性。【结果】优化的“有效抽气流量”(406 m3·h-1)是维持高效降解环境、避免代谢抑制的核心工程参数。在为期两周的中试修复中，采用该优化系统的试验组(1区)石油烃(C10-C40)降解效率高达62.70%,显著优于对照组(2区)的降解效率30.94%。同时，系统通过促进关键降解菌群(Bacillus与Flavobacterium)的富集，从微生物层面验证了其有效性。【结论】所构建的“理论计算+综合工程系数(10.7)”半经验体系，实现了微生物生理特性与工程参数的直接耦合，为生物堆通风设计提供了兼具科学性与实用性的技术方案。
【目的】在多流域、多治理单元交汇区域，河流生态系统健康状况更具复杂性，为识别跨界河流生态退化的关键因素，厘清流域环境与人类干扰的综合影响机制，亟需对现有河流进行健康评价。【方法】基于贵州省66条跨界河流底栖动物数据，构建区域适应性B-IBI评价体系，并从中筛选26条典型河流，借助双因素方差分析与冗余分析(RDA)解释黔东南州跨界河流群落结构的影响因素。【结果】结果显示：大型底栖无脊椎动物群落受多重环境因子共同驱动，呈现显著空间差异与类群优势。两大流域共鉴定出4门7纲21目70科108种底栖生物，均以节肢动物为主要优势类群。RDA分析显示，CODmn、DO、TP及NH3-N是驱动流域间不同治理单元组合群落结构差异的主要环境因子。其中，“黔东南-遵义”组合生物多样性最高，“黔东南-铜仁”最低。【结论】结果表明：黔东南州跨界河流大型底栖无脊椎动物群落结构和多样性受到流域分异与治理结构的共同调控，建议引入“流域-治理结构”耦合视角，提升治理适应性，为应对生态连通性下降和生境破碎化等生态风险提供理论支持与策略建议。
【目的】为研究最大吸力历史作用对高液限黏土固结不排水力学特性的影响，通过对原状高液限黏土进行饱和、完全脱湿及再饱和处理，制备具有最大吸力历史作用的试样。【方法】采用三轴剪切试验，对比分析原状试样与经历最大吸力历史作用试样的力学响应，基于破坏模式揭示出高液限黏土愈合特性，并结合微观结构变化予以验证。【结果】结果显示：最大吸力历史作用改变高液限黏土的固结不排水力学特性。在50kPa围压条件下，峰值应力同比增幅达87.5%～171.3%,孔隙水压力峰值同比降幅为16.7%～20%;在50 kPa和100 kPa围压下，表征各向异性的方差值分别从47.1和321,下降至8.2和94.9。试样应力-应变曲线由硬化型转为软化型，孔隙水压力由“先增后不变”转为“先增后降”,有效应力路径由“硬化-剪胀”和“硬化-剪缩”转变为“软化-部分剪缩-部分剪胀”,各向异性程度降低。【结论】结果表明：高液限黏土具有愈合特性，其实现依赖于附加应力作用。该特性促使经历最大吸力历史作用的试样在固结不排水剪切路径下，微观颗粒形态重塑，细观裂隙闭合，最终宏观表现为抗剪强度提升至原状试样的1.2倍～1.3倍。研究成果为高液限黏土地区的工程实践提供理论依据。
【目的】为防控面源污染对水环境的不良影响，精准解析降水-土壤-作物系统中面源污染动态形成机制与协同防控策略具有重要作用。【方法】设计多维度动态对比模拟降水试验，通过控制作物类型(小麦和玉米)、生育期(生长期和成熟期)及管理措施(施肥和未施肥)三个关键变量，结合高频径流监测与土壤理化分析量化不同情景径流污染特征差异。【结果】径流在降水2 h后形成且污染物浓度随历时衰减；85 cm株高玉米田径流、铵氮、总氮、硝态氮和总磷浓度较小麦田分别高210.3%、38.0%、188.5%、275.4%和128.1%;株高200 cm玉米田径流铵氮、总氮、硝态氮和总磷流失通量较80 cm株高分别下降68.8%、79.3%、88.5%和62.5%。小麦生长期施肥使径流COD、总氮、硝态氮和总磷浓度较未施肥分别增加43.9%、15.9%、57.5%、56.1%,玉米生长期施肥使径流COD、铵氮、总氮和硝态氮浓度较未施肥分别下降18.2%、68.2%、25.6%和60.7%。【结论】径流污染触发需满足临界降雨强度且污染物通量随降雨历时显著衰减，表层土壤存在“冲刷极限”效应。玉米成熟期强化冠层截留与根系吸收使氮磷流失通量较80 cm株高时下降。
【目的】大型水库的边坡消落带岩体常受干湿循环作用影响而产生劣化。为探究干湿循环作用下消落带玄武岩节理面剪切特性的劣化规律【方法】以白鹤滩水库边坡消落带玄武岩为研究对象，采用劈裂方式制备与天然节理面粗糙系数相近的节理面试样，开展了不同干湿循环作用下玄武岩节理面的直剪试验与三维形貌扫描测试，分析了节理面的剪切力学特性与细观形貌参数劣化规律，建立了考虑干湿循环的JRC-JCS模型。【结果】结果显示：随干湿循环次数的增加，抗剪强度呈现“先陡后缓”的劣化趋势，12次干湿循环过程中前5次的抗剪强度劣化幅度占总劣化的82.2%,且节理面的细观参数也相应降低；考虑干湿循环的JRC-JCS模型计算出的抗剪强度与室内试验值拟合效果较好。【结论】结果表明：节理面的细观形貌参数和粗糙度系数JRC与宏观抗剪强度的劣化规律一致，且形貌参数与抗剪强度具有良好的相关性；基于考虑干湿循环的JRC-JCS模型，能够利用节理面细观形貌参数变化，较为准确地预测节理岩体的抗剪强度劣化规律。
【目的】针对无洪水预报条件的日调节水库调度需求，突破传统方法对预报数据的依赖性，提出基于流量预测的“预泄-回充”优化方法。【方法】以印尼巴塘水电站为研究对象，构建前日流量驱动的两阶段调度模式：基于流量时序关联性，建立当日流量估算方法；以小时为决策单元，基于水量平衡方程递推生成预泄与回充的调度过程，并基于实测径流数据量化评估优化效果。【结果】结果显示：当流量预测系数为0.8时，有效调控天数占比达42.6%,综合优化调度潜力最大；在此基础上，当设置430.0 m作为预泄水位时，发电保证率达99.4%,高水位运行时间占比降至8.95%,较预泄至427.5 m方案分别提升0.1%和降低3.45%。【结论】结果表明：该方法可在保证发电效率的基础上，显著减少高水位运行时间，无预报条件下可有效平衡发电与高水位运行导致的泥沙库容淤损风险，为无预报场景下水库多目标调度提供了新的思路和方法。
【目的】面向水资源高效可持续利用的需求，为揭示碳中和背景下农业水资源利用效率时空演变规律及驱动机理，【方法】基于投入产出视角，整合“水-土-人-肥-机”投入要素，构建涵盖农业产值、碳汇、碳排放量、农业面源污染产出的农业水资源利用效率评价指标体系。通过耦合超效率SBM模型、Malmquist指数模型和标准差椭圆方法系统揭示黄河流域九省区2011—2023年农业水资源利用效率时空演变规律，运用地理探测器定量解析驱动机制，明晰其对效率的影响程度。【结果】结果显示：(1)2011—2023年，黄河流域九省区农业水资源利用效率均值从0.54升至1.03,重心先向东北扩张后向西南回调。(2)技术进步指数高于技术效率指数(TC=1.049>EC=1.001)。(3)2011年农业水资源利用效率由人均水资源量主导(q=0.98),2015年政策干预为核心(财政支农q=0.94,环保投入q=0.94),2019年资源-环境-生产多维耦合，2023年进一步向政策-生态聚集。【结论】黄河流域九省区农业水资源利用效率呈现“低效集聚-区域突破-协同优化”三阶段特征，区域差距缩小协同发展效果显著。技术进步指数是效率提升核心动力，松弛变量分析精准定位冗余要素，为优化资源配置提供科学依据。“双碳”战略下，黄河流域九省区农业水资源利用效率的演进凸显水资源高效利用与农业低碳转型的协同强化态势，驱动机制实现从自然禀赋单核主导向资源-经济-生产-政策-生态多维度调控的系统性转型。